机电一体化技术与系统.docVIP

1.机电一体化系统组成 1).机械系统：支撑系统中其他单元，传递运动和动力的作用 2).信息处理系统（核心部分）:将来自各传感器的检测信号和外部输入命令进行集中、存储、计算、分析，根据处理结果控制整个系统有目的地进行 3).动力系统：按照系统控制要求，向机械系统提供能量和动力，使系统正常进行 4).传感检测系统：检测系统工作过程中本身和外界环境有关参量的变化 5).执行元件系统：根据电子控制单元的指令驱动机械部分运动 2.机电一体化系统设计常用的考虑方法 1.机电互补法：利用通用或专用的电子部件取代传统机械产品（系统）中的复杂机械功能部件或功能子系统，以弥补其不足 2.结合（融合）法：将各组成要素有机结合为一体构成专用或通用的功能部件（子系统），其要素之间机电参数的有机匹配比较充分 3.组合法：将结合法制成的功能部件（子系统）、功能模块，像积木那样组合成各种机电一体化系统 3.简述机电一体化系统设计流程 1).根据目的功能确定产品的规格，性能指标 2).系统功能部件，功能要素的划分 3).接口的设计 4).综合评价 5).可靠性复查 6).试制与调试 4.开发性设计、适应性设计和变型设计有何异同 1).开发性设计：没有参照产品的设计，仅仅是根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品或系统 2).适应性设计：在总的设计方案原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，是产品的性能和质量上增加某些附加价值 3).变型设计：在设计方案和动能结构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸，使之适应于量的方面有所变更的需求 5.滚珠丝杆轴向间隙调整预紧方法 1).双螺母螺纹预紧调整式 2).双螺母齿差预紧调整式 3).双螺母垫片调整预紧式 4).弹簧式自动调整预紧式 5).单螺母变位导程预紧式和单螺母滚珠过盈预紧式 6.常用的位移传感器 电感式位移传感器、电容式位移传感器、光栅位移传感器、感应同步器、光电编码器，电阻式位移传感器 电阻式位移传感器的基本原理是将各种被测量非电量转换为电阻的变化量，再通过电阻分压电路或电阻电桥电路转换为电压输出 7. 为什么机电一体化系统的测试过程往往要进行非线性补偿？通常可以采用哪些方法进行非线性补偿？ 很多检测元件如热敏电阻，光敏管，应变片等具有不同的非线性特性，这使较大范围的动态检测存在着很大的误差，因此需要进行非线性补偿 方法：计算法，查表法和插值法 8.齿轮传动间隙对机电一体化系统有何影响？有哪些方法可以消除该因素引起的系统误差？ 齿轮的啮合间隙会造成传动死区（失动量），若该死区是在闭环系统中，则可能会造成系统不稳定，会使系统产生以1-5倍间隙而进行的低频振荡 齿轮传动间隙调整方法：对于圆柱齿轮传动有1.轴向垫片调整法 2.偏心套（轴）调整法 3.双片薄齿轮错齿调整法；对于斜齿轮：用两个薄片齿轮与一个宽齿轮啮合，只是在两个薄片斜齿轮的中间隔开了一小段距离，这样其螺旋线便错开了 9.晶体管脉宽调制调速的原理。 利用脉宽调制器，将直流电压转换成某一频率的矩形波电压，加到直流电动机的转子回路两端，通过对矩形波脉冲宽度的控制，改变转子回路两端的平均电压，从而达到调节电动机转速的目的。 10.直流伺服电机采用双闭环调速的特点。 1).系统采用两个调节器分别对速度和电流两个参量进行调节。分别为速度调节器ASR和电流调节器ACR 2).来自速度给定电位器的信号与速度反馈信号比较的偏差送到速度调节器ST的输入端。速度调节器的输出作为电流调节器ACR的给定信号，与电流反馈信号比较的偏差送到电流调节器ACR的输入端，电流调节器的输出去送到触发器以控制可控整流器，整流器为电动机提供直流电压。 3).从闭环反馈的结构上看，电流调节环在里面，是内环；转速调节环在外面，为外环，二者进行串级联接。在控制系统中，常把这种系统称为双闭环系统。 11.交流伺服电机矢量控制的实质。 将交流电动机模拟成直流电动机，用对直流电动机的控制方法来控制交流电动机 其方法是以交流电动机转子 磁场 定向，把定子电流分解成转子磁场力相平行的磁场力相平行的磁化电流分量，分别对应直流电动机中的励磁电流和电枢电流。在转子旋转坐标系上，分别对磁化电流分量 和转矩电流分量进行控制，以达到对实际的交流电动机速度控制的目的 12.稳态设计和动态设计各包含哪些内容？ 稳态设计包括使系统的输出达到技术要求、执行元件（如电机）的参数选择、功率（或转矩）的匹配及过载能力的验算、各主要元部件的选择与控制电路设计、信号的有效传递、各级增益的分配、各级之间阻抗的匹配和抗干扰措施等，并为后面动态设计的校正补偿装置的引入留有余地。 动态设计主要是设计校正补偿装置，使系统满足动态技术指标要求，通常要进行计算机仿真，或借助计算机进行辅助设计 13.机电一体化